Читать книгу Compensación de potencia reactiva en sistemas de distribución - Oscar Danilo Montoya Giraldo, Alejandro Garcés Ruiz, Alejandro Garcés - Страница 10

Los sistemas de distribución tienen como objetivo recibir la energía eléctrica que llega desde los grandes centros de generación a través del sistema de potencia, y distribuirla a los diferentes usuarios a niveles de tensión adecuados. La operación de estos sistemas debe realizarse bajo parámetros de eficiencia, calidad y confiabilidad. Aproximadamente el 70% de las pérdidas totales de energía se presentan a nivel de distribución y por tanto, los retos son mayores a este nivel. Igualmente, la introducción de fuentes de energía alternativa con potencias variables hacen más complejo su análisis y operación.

Los sistemas de distribución presentan características particulares que los diferencian de los sistemas de potencia, entre ellas se destacan:

• Radialidad: los sistemas de distribución son operados de forma radial evitando la necesidad de sofisticados sistemas de adquisición de datos (SCADA) y facilitando la coordinación de las protecciones que, en la mayoría de los casos, son relés de sobrecorriente. Asimismo, la topología radial reduce las corrientes de cortocircuito y la cantidad de documentación descriptiva.

• Relación R/X: a diferencia de los sistemas de potencia, las líneas de distribución presentan valores cercanos entre la resistencia y la reactancia serie. Esta relación varía según los tipos de conductores utilizados y la disposición geométrica de los mismos. En algunos casos R y X tienen valores cercanos mientras que en otros el primero puede ser mucho mayor al segundo.

• Transposición: las líneas de distribución son de corta longitud y bajo nivel de tensión, por ello son construidas sin requerir transposición. Por tal motivo, un modelo adecuado debe realizarse en forma trifásica.

• Multiplicidad de las cargas: existe una variedad de cargas conectadas de forma trifásica o monofásica las cuales pueden ser modeladas como impedancia, corriente o potencia constante.

• Desbalance: debido a la presencia de cargas monofásicas y elementos diseñados asimétricamente, el sistema de distribución es desbalanceado. Esto implica un modelado trifásico de todos los componentes imposibilitando la utilización de equivalentes monofásicos tal y como se hace en sistemas de potencia.

• Tamaño: los sistemas de distribución presentan gran cantidad de nodos. Por ende, se requiere un adecuado manejo de la información. Asimismo, el sistema de distribución crece mucho más rápido que el sistema de transmisión y generación.

• Incertidumbre: la falta de bases de datos de manejo de carga hace más difícil el análisis a mediano y corto plazo. Adicionalmente, las cargas a nivel de distribución presentan un mayor nivel de aleatoriedad que en los sistemas de potencia.

Todas estas características hacen complejo el análisis de los sistemas de distribución, especialmente en estudios de compensación de potencia. La incertidumbre natural de la demanda se ve agravada con la variabilidad de la generación característica de las fuentes de energía renovable. Todas estas características afectan los estudios en sistemas de distribución y en particular, aquellos relacionados con la calidad de la forma de onda (i.e., armónicos). Por ejemplo, un capacitor ubicado con el fin de compensar potencia reactiva puede ser sintonizado de tal forma que resulte en un factor de potencia para una generación y demanda nominal. No obstante, debido a la alta variabilidad de la demanda o la generación distribuida, este compensador puede operar a factores de potencia no unitarios en la mayor parte del tiempo e incluso puede generar resonancias con la red.